Aligned Spins: Orbital Elements, Decaying Orbits, and Last Stable Circular Orbit to high post-Newtonian Orders
本文将紧致双星系统中自旋和轨道角动量与轨道角动量矢量成直线或反直线情况下的准开普勒参数化推广到3 PN点质量、次首阶自旋-轨道、次首阶自旋（1）-自旋（2）和次首阶自旋平方动力学。在进一步的步骤中，我们使用的表达式的辐射多极矩与自旋的领先阶线性和二次在两个自旋计算辐射损失的轨道结合能和角动量。给出了能量衰减和偏心率的轨道平均表达式。给出了用角速度型变量$x$表示的最后稳定圆轨道的表达式。
2015-12-05 gr-qc
Compact binary coalescence parameter estimations for 2.5 post-Newtonian aligned spinning waveforms
我们研究的参数精度，可以实现先进的地面探测器的双螺旋黑洞和中子星。我们使用Arun等人（2009）的2.5 PN旋转波形。我们的主要结果是，错误是显着不同，从现有的2PN研究对齐自旋。虽然可以更准确地确定质量，但与较低PN阶的先前工作相比，测量单个自旋的准确度较低。我们还研究了几个区域的参数空间相关的预期来源和简单的先验的影响。旋转的组合可以测量到更高的精度，我们研究这可以告诉我们关于旋转系统的信息。
2012-05-09 astro-ph.CO gr-qc
Third post-Newtonian dynamics for eccentric orbits and aligned spins in the effective-one-body waveform model SEOBNRv5EHM
针对偏心轨道合并双星波形模型的偏差问题，在EOB形式体系内推导了偏心、自旋对齐双星的第三后牛顿阶解析结果，构建了SEOBNRv5EHM模型，提升了偏心轨道波形精度。
2025-08-21 gr-qc
Spin-aligned inspiral waveforms from self-force and post-Newtonian theory
本文提出 WaSABI-C 波形模型，通过混合一阶、二阶引力自作用力结果与高阶后牛顿展开，精确覆盖自旋对齐或反对齐黑洞双星的强弱场旋进，并发布公开 WaSABI 软件包。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Constants of motion and fundamental frequencies for elliptic orbits at fourth post-Newtonian order: aligned-spin contributions
University of Southampton（南安普顿大学）；Max-Planck-Institute for Gravitational Physics (Albert-Einstein-Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
该研究计算了四阶后牛顿近似下共旋偏心椭圆轨道的运动常数与基频映射的全部自旋贡献，完善了相关稳定性判据与散射角的自旋修正。
2026-10-16 gr-qc hep-th
A complete waveform comparison of post-Newtonian and numerical relativity in eccentric orbits
本文系统比较偏心轨道中的3PN与NR波形，通过多模式及180组波形分析频率、振幅、相位和初始偏心率，明确二者在旋进阶段一致而在并合附近偏离。
2025-03-14 gr-qc
Quadratic-in-spin interactions at fifth post-Newtonian order probe new physics
我们第一次获得了所有的二次自旋相互作用在自旋双星在第三次领先的顺序在后牛顿（PN）引力，并提供其可观测的结合能和规范不变的角动量的关系。我们的结果是有效的通用紧凑的对象，轨道和自旋方向，并进入第五PN阶最大旋转的对象，从而推动了国家的art.This是通过扩展的自旋引力对象的有效场论，其计算应用。我们还发现了自旋物体所特有的一种新的有限尺寸效应，并以一个新的“自旋Love数”作为其特征系数，这是对引力和QCD的一个新的探索。
2022-09-01 gr-qc hep-th
Gravitational waveforms of binary neutron star inspirals using post-Newtonian tidal splicing
在一个螺旋形的致密双星中，中子星的潮汐变形改变了轨道动力学，在引力波信号上留下了印记。可以通过数值相对论模拟来对这种信号进行建模，但对于许多应用来说，这些方法的计算成本太高。分析后牛顿的治疗是有限的未知高阶非潮汐条款。本文进一步建立在“潮汐拼接”模型中，后牛顿潮汐项“拼接”到黑洞双星的数值相对论模拟。我们改进了以前的治疗潮汐拼接包括球谐模式以外的（2，2）模式，扩大后牛顿的潮汐效应的表达式为2.5阶，包括动态潮汐校正，并增加了部分治疗的自旋潮汐动力学。此外，而不是数值相对论模拟，我们使用自旋对齐的二元黑洞（BBH）代理模型“NRHybSur 3dq 8”提供BBH波形输入到潮汐切片程序。这使我们能够构建自旋对齐的，螺旋式的TaylorT 2和TaylorT 4拼接波形模型，可以快速评估。这些模型与现有的双中子星和黑洞-中子星模拟进行了测试。我们实现了TaylorT 2剪接模型作为“NRHybSur 3dq 8”的扩展，创建了一个我们称之为“NRHybSur 3dq 8 Tidal”的模型。"
2020-07-09 gr-qc
Exploiting Newton-factorized, 2PN-accurate, waveform multipoles in effective-one-body models for spin-aligned noncircularized binaries
我们提出了一种新的方法来因式分解和恢复后牛顿（PN）波形的通用赤道运动中使用的有效单体（EOB）为基础的波形模型。新的多极波形因式分解改进了以前的规定，因为：（i）通用牛顿贡献从每个多极子中分解出来;（ii）圆形部分使用标准EOB方法分解出来并建模;（iii）剩余的，2PN精确的，非圆形部分，特别是尾部贡献，使用Padé近似法进行建模。由此产生的波形验证在极端质量比的限制，通过比较与9个（主要是nonspinning）的数值波形，无论是从偏心吸气，偏心高达$e=0.9$，或动态捕获。非圆尾贡献的重新计算对于获得良好的（$e=0.9$在近星点的${\lesssim}0.05$~rad）分析/数值一致性和仅用牛顿前因子显著改进公式是必不可少的。在可比较的质量情况下，新的2PN波形仅显示出比先前的牛顿因式分解的边际改进，尽管在偏心率高达$\sim 0.3$的28个公开可用的数值相对论模拟中产生了最大的不忠实性$\simeq 10^{-3}$（除了一个掠过$10^{-2}$的单个离群值）。最后，我们使用测试粒子数据来验证Khalil等人提出的波形分解。【物理】修订版~ 104（2021）2，024046]，并得出结论，其幅度可以被认为是可靠的（虽然不太准确，$\sim 6\%$分数差异与我们的方法的$1.5\%$），只有到偏心率$\sim 0.3$。
2022-03-08 gr-qc
Unstable binary black-hole spins: post-Newtonian theory and numerical relativity
自旋进动发生在自旋与轨道角动量不一致的双黑洞中。否则，自旋组态是恒定的，随后的双星动力学和引力波发射就简单得多。我们总结了一系列的工作表明，虽然三个对齐的配置是稳定的平衡，“上下”的配置，其中较重（较轻）的黑洞是（反）与轨道角动量对齐，是不稳定的扰动时，在一个临界点的螺旋的黑洞自旋开始疯狂倾斜的进动接管。我们提出了两种等价的方法来推导基于多时间尺度后牛顿技术的不稳定开始，并指出，不稳定有一个可预测的终点。最后，我们证明了这种岁差不稳定性的存在下，在强场制度的数值相对论与模拟对齐自旋双星持久的$\sim100$轨道合并前。上下系统的自旋可以倾斜$\sim90^\circ$，在发射的引力波信号中留下显著的印记，并提供了一种可能的机制，在天体物理环境中形成进动系统，其中源优先产生（反）对齐的自旋。
2021-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Asymptotic frame selection for binary black hole spacetimes II: Post-Newtonian limit
从引力辐射中选择一个优选坐标系的一种方法是< L L>通过旋转群生成元在渐近无穷远处对外尔张量作用的平均值的主轴。在本文中，我们评估这个时域平均准圆二进制使用近似（后牛顿）波形。对于非旋进不等质量双星，我们表明这个张量的主导特征向量位于沿轨道角动量。对于旋进双星，这个坐标系通常与轨道或总角动量不一致，在自旋中起主导作用。这两个量之间的差异随着时间的推移而增长，因为二进制接近螺旋的末端，岁差和更高的谐波变得更加重要。
2012-05-10 gr-qc
Gravitational waves from spinning binary black holes at the leading post-Newtonian orders at all orders in spin
我们确定了一个快速旋转的黑洞双星系统的结合能、总引力波能流和引力波模，该系统工作在线性化引力和轨道速度的领先阶，但工作在黑洞的所有自旋阶。虽然自旋被非微扰地处理，令人惊讶的是，结合能和通量由简单的解析表达式给出，这些表达式是自旋中的有限（分别是三阶和五阶）多项式。我们的最终结果仅限于黑洞自旋与轨道角动量一致的准圆轨道的重要情况。
2018-06-21 gr-qc
Eccentric Binary Black Holes with Spin via the Direct Integration of the Post-Newtonian Equations of Motion
我们整合了一个完全通用的二元黑洞系统的第三个半后牛顿运动方程，允许两个非圆形轨道，并为一个或两个黑洞自旋，在任何方向。利用超越首阶四极子公式的后牛顿二阶表达式，研究了这类系统产生的引力波形。通过与Taylor T4方法在圆自旋情况下的比较，验证了本文的结果，并分析了偏心率和自旋对系统的附加效应和调制作用。我们使用的框架来评估偏心率的演变，并跟踪其贡献的源项对应的不同定义。最后，我们讨论了如何直接积分方程的运动代码可能与现有的和即将到来的引力波探测器，显示完全通用的，进动，偏心的引力波形从基准二进制系统的轨道平面和自旋进动，和偏心率减少。
2019-06-14 gr-qc
Optimizing post-Newtonian parameters and fixing the BMS frame for numerical-relativity waveform hybridizations
针对数值相对论波形轨道数不足的问题，提出固定BMS坐标系并优化后牛顿参数的混合方法，测试多种自旋模式后验证了该方法在提升波形覆盖频段精度上的有效性。
2024-12-05 gr-qc
A New Spin on Dissipative Tides: First-Post-Newtonian Effects in Compact Binary Inspirals
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文发展了自旋致密双星中耗散电四极潮汐的次领头阶后牛顿描述，推导了质心运动方程、广义能量平衡定律及准圆轨道的傅里叶相位修正，发现自旋诱导的潮汐耗散在2.5后牛顿阶进入引力波相位并具有对数频率依赖，为高信噪比时代的精确建模提供了新波形要素。
2026-11-03 gr-qc hep-th
Post-Newtonian observables for aligned-spin binaries to sixth order in spin from gravitational self-force and Compton amplitudes
本文针对致密双星引力波建模需求，推导了自旋对齐双星保守动力学在自旋³至自旋⁶阶下的新后牛顿结果，结合Tutti Frutti方法与黑洞微扰理论的康普顿振幅解决歧义，还推导了克尔背景散射角及偏心轨道不变量。
2024-11-27 gr-qc hep-th
Comparing eccentric waveform models based on post-Newtonian and effective-one-body approaches, over an observationally relevant parameter space
本文在观测相关参数空间上系统比较了基于后牛顿的CBwaves与基于有效单体的SEOBNRE偏心双黑洞波形模型，通过大量模拟和不匹配度分析揭示两代码差异并考察离群点。
2024-05-23 gr-qc
Ready-to-use post-Newtonian gravitational waveforms for binary black holes with non-precessing spins: An update
对于自旋与轨道角动量成（反）直线的黑洞双星，我们计算了频域相位系数，包括自旋平方项到第三后牛顿（3 PN）阶，自旋平方项到第一阶（3.5PN），以及自旋轨道效应到第四PN阶.此外，我们得到的2 PN自旋贡献的频域重力波形的振幅为非旋进双星，使用最近推导出的表达式的时域偏振振幅的二进制与通用的自旋，完成在该精度水平。这两个结果是对Arun等人（2009）[1]振幅和Wade等人（2013）[2]相位的更新。他们应该是有用的，以构建银行的模板，模型准确的非旋进的inspiraling二进制，参数估计研究，和/或构建分析模板家庭，占的inspiral-merger-ringdown阶段的二进制。
2016-01-21 gr-qc
Post-Newtonian Multipoles from the Next-to-Leading Post-Minkowskian Gravitational Waveform
本文通过计算两体散射引力波形的树图与单圈 PM 振幅的 PN 极限及多极分解，验证其在一般频率下与经典 MPM 方法在 3PN 精度完全一致。
2024-05-21 gr-qc hep-th
Radiation-reaction force and multipolar waveforms for eccentric, spin-aligned binaries in the effective-one-body formalism
虽然大多数双星在进入LIGO/Virgo频段之前预计已经循环，但这些双星中的一小部分可能具有不可忽略的轨道偏心率，这取决于它们的形成通道。因此，重要的是要准确地模型偏心率的影响，用于检测这些二进制的波形模型，推断其属性，并阐明其天体物理环境。我们发展了一个多极有效单体（EOB）偏心波形模型，其组件的自旋与轨道角动量对齐或反对齐的紧凑双星。波形模型包含辐射-反作用力和引力模式的偏心效应，通过第二后牛顿（PN）顺序，包括尾部效应，自旋-轨道和自旋-自旋耦合。我们以因式分解的形式重铸了PN扩展的偏心辐射反作用力和模式，以便新导出的项可以直接包含在目前用于LIGO/Virgo分析的最先进的准圆形轨道EOB模型中（即，SEOBNRv 4 HM模型）。
2021-07-07 gr-qc
Nonlinear-in-spin effects in effective-one-body waveform models of spin-aligned, inspiralling, neutron star binaries
旋转的中子星由于自身的旋转而获得四极矩。这种自旋平方自旋效应依赖于状态方程，影响着中子星双星的轨道运动和内旋速率。我们将依赖于EOS的自旋（或双极四极）项自旋对齐的有效单体（EOB）波形模型TEOBResumS在下一个到下一个到领先（NNLO）的顺序，连同其他（双线性，立方和四次）非线性自旋效应（在领先的顺序，LO）。TEOBResumS的哈密顿量的结构是这样的，它已经纳入，在二进制黑洞的情况下，最近计算的四分之一自旋LO项。利用$ω=2πf$的函数$Q_ω=ω^2/\dotω$（其中$f$是引力波频率）提供的定相规范不变特性，我们研究了自旋效应对状态方程的依赖性，结果表明：（i）次领先阶（NLO）和非领先阶（NNLO）的自旋四极子修正产生的相位加速效应比相应的LO贡献大;（ii）对NLO（3 PN）依赖于EOS的自旋效应的标准TaylorF 2后牛顿（PN）处理使得它们的作用强于相应的EOB描述;（iii）在标准3 PN泰勒F2后牛顿定相描述中增加了LO处的自旋尾效应，使人们能够调和自TaylorF 2 PN定相的自旋部分与相应的TEOBResumS 1一起达到无量纲频率$Mω\simeq 0.04-0.06$。通过使用后绝热近似生成螺旋动力学，结合在TEOBResumS的新实现中，发现从10 Hz获得典型波形（包括直到$\ell=8$的所有多极）所需的计算时间为0.4秒的量级。
2018-12-19 gr-qc
Post-Newtonian expansions of extreme mass ratio inspirals of spinning bodies into Schwarzschild black holes
针对LISA探测的自旋体极端质量比旋进，计算偏心轨道至5PN阶的通量，构建混合旋进模型，并验证低偏心率下自旋线性部分PN近似的充分性。
2024-12-18 astro-ph.IM gr-qc
Reconstructing the Gravitational Waveform from Its Probe Limit
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
本研究利用后闵可夫斯基区域双体引力可观测量的质量多项式依赖特性与粒子交换对称性，从探针极限波形出发，结合振幅被积函数与尾项公式，重建了质心系下最高5PN阶的一般质量双体引力波形。
2026-10-30 gr-qc hep-th
Spin contributions to the gravitational-waveform modes for spin-aligned binaries at the 3.5PN order
我们完成后牛顿（PN）的预测在3.5PN顺序的自旋贡献的引力波形所发出的吸气紧凑的双星，在准圆形的情况下，赤道轨道，其中两个自旋与轨道角动量对齐。使用多极后闵可夫斯基波生成形式主义的结果，我们扩展了以前的作品，推导出的动力学和引力波的能量通量和定相，通过计算在自旋加权球谐函数分解的全波形。这种新的计算需要计算更高的多极阶的多极矩，新的二次自旋贡献的遗传尾项进入3.5PN阶，以及其他非线性之间的相互作用的时刻。当专门的测试质量的限制，我们的结果是等同于在文献中获得的波形发射的测试质量在赤道，圆形轨道周围的克尔黑洞。我们还计算了有效单体波形模型中使用的因式分解模式，校正了当前模型中使用的（2，1）模式中的2.5PN非自旋和3PN二次自旋项。
2022-10-06 gr-qc
Final spins from the merger of precessing binary black holes
当双星间距r < 1000 M时，双黑洞的内旋是由引力辐射反应控制的，然而当初始间距r > 10 M时，数值相对论模拟的计算成本太高。幸运的是，后牛顿运动方程很好地描述了这些分离之间的二元演化。我们研究如何后牛顿的演变影响的自旋方向的分布在分离r ~ 10 M的数值相对论模拟通常开始。虽然在r ~ 1000 M时的各向同性自旋分布在r ~ 10 M时仍保持各向同性，但最初与轨道角动量部分对齐的分布在后牛顿螺旋期间可能会显着扭曲。如果质量更大的黑洞的自旋最初与轨道角动量部分对齐（反对齐），那么自旋进动倾向于使二元黑洞的自旋彼此对齐（反对齐），从而增加（减少）平均最终自旋。对于质量相当的双星来说，自旋进动更强，并且在超大质量和恒星质量的黑洞双星合并之前，都可能产生显著的自旋对齐。我们还指出，岁差导致的内在精度限制（< 0.03的无量纲自旋星等，< 20度的方向），在预测的最终自旋所产生的合并广泛分离的双星。
2010-02-25 astro-ph.GA gr-qc
Effects of post-Newtonian Spin Alignment on the Distribution of Black-Hole Recoils
最近的相对论数值模拟表明，双星合并产生的最终黑洞可以以高达5,000 km/s的速度反冲。由于在所谓的“悬挂”结构中引力波发射增强，当黑洞自旋与轨道角动量部分对齐时，这种最大反冲发生。我们重新审视我们以前的统计分析后牛顿演化的黑洞双星在这些新的发现。我们证明，尽管这些新的配置与增强反冲速度，自旋对齐后牛顿阶段的inspiral仍将显着抑制（或增强）踢的幅度时，更大质量的黑洞的初始自旋是更多（或更少）密切对齐的轨道角动量比较小的孔。我们提出了一个初步的研究，如何后牛顿自旋排列影响超大质量黑洞从其宿主星系的天体物理动机的质量比和初始自旋分布的弹射概率。我们发现，自旋对齐抑制（增强）喷射概率约40%（20%）的观测动机的质量依赖的星系逃逸速度，并通过一个更大的量为恒定的逃逸速度为1,000公里/秒。因此，反冲抑制比增强至少高两倍的效率。
2012-05-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Evolution of Close Neutron Star Binaries
计算了引力辐射驱动下中子星双星向并合的演化。流体动力学效应和广义相对论效应在最后阶段是重要的。轨道运动中包含了所有的修正，直到后$^{2.5}$ -牛顿阶和潮汐效应。该恒星近似于一个简单的牛顿恒星模型，称为仿射星模型。假设恒星的自转和角动量是一致的。我们已经展示了恒星内部结构如何影响恒星形变、自旋变化和双星在接触前的轨道运动。引力波的形成从最后几个革命显着依赖于恒星的结构。
1996-10-17 gr-qc
Electromagnetic fields in compact binaries: post-Newtonian wave generation and application to double white dwarfs systems
本研究基于匹配后牛顿与多极后闵可夫斯基展开，提出适用于爱因斯坦-麦克斯韦理论紧支源的波生成形式体系，将其应用于磁偶极子双恒星系统，推导了轨道演化与可观测量并给出实际系统的磁偶极子贡献数值估计。
2023-10-05 gr-qc hep-th
Accurate gravitational waveforms for binary-black-hole mergers with nearly extremal spins
出于观测来自合并黑洞的引力波的可能性，黑洞的自旋接近极值（即，1的无量纲单位），我们给出了迄今为止模拟的最高自旋的合并黑洞的数值波形：（1）25.5轨道的螺旋，合并和衰荡的两个黑洞具有相同的质量和0.97的自旋与轨道角动量对齐;和（2）先前报道的12.5轨道螺旋，合并，和环降的两个洞具有相同的质量和0.95级的自旋与轨道角动量反对齐。首先，我们考虑新的对齐自旋模拟的视界质量和自旋演化。在螺旋过程中，视界面积和自旋的演化与阿尔维的分析预测非常接近，而残余黑洞的最终自旋与几个分析预测相当吻合。我们还发现，具有这些参数的真实天体物理系统发射的总能量-几乎所有的能量都是在本模拟中包括的时间内辐射的-将是无限分离时初始质量的10.952%。其次，我们考虑两种模拟的重力波形。在估计其不确定性后，我们比较了几个后牛顿近似的波形，发现重大分歧以及合并前，虽然泰勒T4近似的相位恰好同意非常好的数值预测对齐自旋的情况下。我们发现，后牛顿波形有足够的不确定性，杂交波形将需要更长的数值模拟（在没有改进后牛顿波形）的低质量二元系统的精确参数估计。
2011-10-10 astro-ph.HE gr-qc
Fourth post-Newtonian effective-one-body Hamiltonians with generic spins
在致密双星并合中，致密天体的自旋会对轨道运动和引力波（GW）辐射产生重要影响。对于一般的自旋取向，轨道平面旋进，导致GW信号的特征调制。岁差效应的观测对于区分不同的双星形成方案和进行广义相对论的精确检验至关重要。在这里，我们努力改进描述的自旋效应在二进制吸气，有效的一体化（EOB）的形式主义，这是常用的LIGO和处女座数据分析的波形模型。我们推导出EOB哈密顿量，包括完整的第四后牛顿（4PN）保守动力学，这是目前的技术水平。我们对自旋方向或幅度，或对紧凑对象的类型（例如，黑洞或中子星），并给出了第一个4PN阶的全自旋EOB哈密顿量.我们考虑多个自旋EOB哈密顿量，这或多或少是在以前的文献中发现的品种的直接扩展，我们建议另一个简化的变体。最后，我们比较了圆轨道，对齐自旋结合能函数来自EOB哈密顿的数值相对论模拟的后期螺旋。虽然发现所有提出的哈密顿算子都表现得相当好，但我们指出了一些有趣的差异，这些差异可以指导选择一个更简单，从而更快发展的EOB哈密顿算子，用于未来的LIGO和Virgo推理研究。
2020-05-19 gr-qc
Gyroscopic Gravitational Memory from quasi-circular binary systems
本研究在牛顿后框架下分析准圆双星系统的陀螺引力记忆，对比自旋记忆与非线性螺旋通量的贡献，发现时间积分使次领头绝热效应提升为1.5PN阶记忆效应，并给出其天球角依赖关系。
2025-06-12 gr-qc hep-th
Gravitational radiation from inspiralling compact objects: Spin effects to fourth Post-Newtonian order
在广义相对论的后牛顿（PN）展开式中，考虑了有限尺寸效应和尾效应，导出了自旋线性和自旋平方对束缚势和引力波通量的次-次-领先级贡献.计算是通过世界线有效场论框架进行的。我们发现协议的重叠与现有的PN文献和测试机构的限制。作为一个直接的应用，我们完成的知识自旋效应的演变的轨道相位对齐自旋圆轨道到第四PN阶。我们估计了新结果对累积引力波周期数的影响。我们发现，它们将发挥重要作用，在提供可靠的物理解释的引力波信号从旋转双星与未来的探测器，如LISA和爱因斯坦望远镜。
2022-01-13 gr-qc hep-th
Effective-one-body waveforms calibrated to numerical relativity simulations: coalescence of non-precessing, spinning, equal-mass black holes
我们提出了第一次尝试校准的有效单体（EOB）模型，以准确的数值相对论模拟旋转，非旋进黑洞双星。在1000 M的时间间隔内以低频对齐EOB和数值波形，我们首先估计数值波形中的相位和幅度误差，然后通过校准少数EOB可调参数来最小化数值波形和EOB波形之间的差异。在等质量，自旋对齐的情况下，我们发现，数值和EOB（2，2）模式之间的相位和分数振幅差可以减少到0.01弧度和1%，分别在整个inspiral波形。在等质量、自旋反对齐的情况下，这些差异在螺旋和切入期间可以减小到0.13弧度和1%，并且在合并和振铃期间可以减小到0.4弧度和10%。在自旋对齐的情况下，波形一致性在数值误差范围内，而在自旋反对齐的情况下，波形一致性略高于数值误差。使用增强型LIGO和高级LIGO噪声曲线，我们发现EOB和数值（2，2）模式之间的重叠，在初始阶段和到达时间最大化，大于0.999的总质量为30- 200 Ms的二进制文件。除了前导（2，2）模式，我们比较了四个子前导模式。我们发现良好的振幅和频率之间的协议的EOB和数值模式的自旋配置考虑，除了（3，2）模式的自旋反对齐的情况下。我们认为，在（3，2）模式的较大差异是由于缺乏知识的后牛顿自旋效应在更高的模式。
2010-01-26 gr-qc
Innermost stable circular orbit (ISCO) of arbitrary-mass compact binaries with spins at the fourth post-Newtonian order
Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，基本粒子与宇宙学）
该研究在4PN阶精度下，通过摄动分析结合EFT哈密顿量形式，计算了任意质量比自旋致密双星的ISCO稳定性判据，结果与GSF计算吻合良好，还对比了MPD方程预测并讨论共旋黑洞双星的ISCO。
2026-10-14 gr-qc
General relativistic analysis of peculiar velocities
本文对存在宇宙学常数时由物质密度扰动引起的宇宙学奇速度进行了仔细的广义相对论和（1+3）协变分析。在我们的拟牛顿方法中，约束方程的出现，以保持零剪切的非共动的基本世界线，定义了一个牛顿类框架，这些导致（1+3）-协变动力学方程，包括广义泊松型方程。我们调查之间的关系特有的速度和特有的加速度，找到的条件下，他们对齐。在这种情况下，我们发现（1+3）-协变相对论推广的著名牛顿的结果。
2001-09-12 astro-ph gr-qc
Suitability of post-Newtonian/numerical-relativity hybrid waveforms for gravitational wave detectors
本文提出了一个研究的足够精度的后牛顿和数值相对论波形的最苛刻的使用情况下：参数估计的强源先进的引力波探测器。对于黑洞双星，这些探测器需要精确的波形模型，可以通过融合解析后牛顿inspiral波形与数值相对论合并振铃波形来构造。我们对输入这种“混合波形”的错误进行全面分析。我们发现后牛顿的波形必须与数值相对论的波形精确地对齐，大约是引力波周期的1/100。数值相对论模拟的螺旋相位误差必须控制在0.1rad以内。（这些数字适用于对GW来源数量的适度乐观估计;特别强的信号需要更小的误差。误差的主要来源来自于研究后牛顿泰勒近似的不准确性。使用我们的误差标准，即使在3.5次后牛顿秩序，杂交必须进行显着的最长的目前可用的数值波形，涵盖30个引力波周期开始之前。目前的研究仅限于等质量、零自旋的情况，没有考虑引力波探测器的校准误差。
2011-05-25 astro-ph.HE gr-qc
Effective one body multipolar waveform model for spin-aligned, quasi-circular, eccentric, hyperbolic black hole binaries
基于最近的工作，我们提出了一个改进的有效单体（EOB）模型的自旋对齐，合并，黑洞的一般轨道配置，即准圆形，偏心或双曲线轨道的双星。该模型依赖于将一般的牛顿前因子，而不是通常的准圆形的，在辐射反应和波形的想法。相对于以前的工作的主要进展是，准圆极限的模型，现在正确地告知数值相对论（NR）准圆模拟。这提供了EOB/NR不忠实的占主导地位的四极波形，计算与先进的LIGO噪声，在$1\%$的顺序在一个有意义的部分，准圆形NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作。在偏心率存在的情况下，该模型在28个公开的SXS NR数据集上同样是NR-忠实的，$\lesssim 1\%$，初始偏心率高达$\simeq 0.2$，质量比高达$q=3$，无量纲自旋幅度高达$+0.7$。更高的多极子，直到$\ell=5$也可靠地模拟通过偏心inspiral，暴跌合并和ringdown。对于双曲状配置，我们还表明，EOB计算的散射角是在良好的协议与所有目前可用的NR结果。
2021-04-14 gr-qc
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
Detweiler's redshift invariant for spinning particles along circular orbits on a Schwarzschild background
我们研究了经典自旋粒子在史瓦西背景下沿圆形轨道运动引起的度规扰动，将分析限制在自旋的一阶效应上。假设粒子在赤道平面上运动，其自旋与$z$轴对齐。通过使用两种不同的方法获得度量扰动，即，通过在两种不同的规范中工作：Regge-Wheeler规范（使用Regge-Wheeler-Zerilli形式）和辐射规范（使用Teukolsky形式）。然后，我们计算的线性自旋贡献的一阶自作用力的贡献德特韦勒的红移不变的8.5后牛顿秩序。我们检查，我们的结果是相同的，在这两个规范，适当的规范不变量，并同意目前已知的3.5后牛顿的结果。
2018-01-29 gr-qc
Time-domain phenomenological multipolar waveforms for aligned-spin binary black holes in elliptical orbits
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Universität Zürich（苏黎世大学）；Max Plank Institut für Gravitationsphysik (Albert Einstein Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所（欧洲空间信息中心，西班牙高等科学研究委员会））；Dutch National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰国家亚原子物理研究所（尼赫夫））
IMRPhenomTEHM是一种用于椭圆轨道对齐自转二体黑洞的时域现象学多极波形模型，具有高精度和低不忠度，适用于未来的引力波观测。
2025-03-17 gr-qc
The next generation: Impact of high-order analytical information on effective one body waveform models for noncircularized, spin-aligned black hole binaries
我们探讨了一个更新的有效单体（EOB）模型的自旋对齐合并黑洞二进制设计处理任何轨道配置的性能。该模型源于以前的工作，涉及的\TEOBResumS{}波形模型，但最近计算的分析信息，第五后牛顿（PN）的EOB电位顺序。然后通过数值相对论（NR）准圆形模拟（也包括最近计算的4PN自旋-自旋和可选的4.5PN自旋-轨道项）来告知动力学。然后将如此构建的模型与各种NR模拟进行比较，包括准圆形吸气、偏心吸气和散射配置。对于准圆形（534个数据集）和偏心（28个数据集）吸气直至聚结，EOB/NR不忠实度远低于$1\%$，除了参数空间的高、正、自旋角中的少数离群值，然而其不超过$3\%$水平。散射角的EOB值被发现同意（$\lesssim 1\%$）与NR预测的大多数配置，与最大的分歧只有$\sim 4\%$的最相对论的一个。在轨道扇区中包含一些高阶分析信息对于改善EOB/NR协议是有用的，尽管NR通知函数的使用对于准确描述强场动力学和波形仍然至关重要。
2021-10-06 gr-qc
Post-Newtonian templates for binary black-hole inspirals: the effect of the horizon fluxes and the secular change in the black-hole masses and spins
本文提出包含视界通量及质量自旋长期变化修正的3.5PN双黑洞旋进模板，发现视界通量对LIGO和LISA观测系统的模板失配影响显著，而质量自旋长期变化的影响可忽略。
2023-05-18 gr-qc
A geometric approach to the precession of compact binaries
本文讨论了一种几何方法来确定旋进双星系统及其发射的引力波的首选参考系。这个最小旋转坐标系与角动量轴对齐，并将绕该轴的旋转固定为一个恒定的角度，从而形成一个基本不变的坐标系。在这个框架中分解的引力波形在惯性框架的旋转下类似地不变，并且表现出相对平滑地变化的相位。相比之下，早期的辐射对齐框架在引力波相位中引入了依赖于惯性框架取向的无关特征，导致频率波动，可能会复合成许多引力波周期。我们探索了一个简化的描述后牛顿近似进动系统使用的最小旋转框架，并描述了这样的系统的分析/数值混合波形的建设。
2012-02-01 gr-qc
Spin effects in the phasing formula of eccentric compact binary inspirals up to the third post-Newtonian order
本文推导了偏心致密双星旋近引力波相位在时域和频域中直至初始偏心率八次幂、对齐自旋三阶后牛顿阶的闭合形式表达式，并通过与TaylorF2Ecc模型比较表明忽略偏心与自旋联合效应会显著降低引力波探测效率。
2025-07-19 astro-ph.HE gr-qc
Modified Newtonian Dynamics as an Alternative to the Planet Nine Hypothesis
针对新型柯伊伯带天体的轨道异常（曾被视为第九行星存在的证据），研究人员利用长期近似法证明MOND（修正牛顿动力学）可提供替代解释，其轨道长轴对齐银心、相空间团簇的预测与观测相符，提示该引力理论或可在外太阳系被观测到。
2023-08-24 astro-ph.EP astro-ph.GA gr-qc
A faithful analytical effective one body waveform model for spin-aligned, moderately eccentric, coalescing black hole binaries
本文提出了一个新的偏心二元聚并的有效单体模型。该模型源于国家的最先进的模型TEOBResumS $\_$ SM的圆形聚结黑洞双星，这是修改明确纳入偏心率的影响，在辐射反应和波形。以Regge-Wheeler-Zerilli型引力波损失计算为基准，我们发现，通过对当前的、EOB坐标化的、圆化的角动量通量进行修饰，并在一般轨道上引入一个首阶（类牛顿）前因子，可以给出沿轻度偏心轨道（$e \sim 0.3$）辐射反应的一个相当精确的（$\sim 1\%$）表达式.一个类似的方法实现的波形多极。该模型完成了通常的合并振铃通知循环数值相对论（NR）模拟的一部分。该模型的验证对22个，公开可用的，NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作，与温和的偏心率，质量比在1和3之间，高达相当大的无量纲自旋值（$\pm 0.7$）。用先进LIGO噪声计算的最大EOB/NR不忠实度最多为$3\%$阶。这里提出的分析框架应被视为一个有前途的起点，为开发高度忠实的波形模板驱动的偏心动力学，目前，并可能在未来，引力波探测器。
2020-10-28 gr-qc
Up-down instability of binary black holes in numerical relativity
自旋与轨道角动量一致的二元黑洞不会进动。然而，后牛顿理论的计算预测，“上下”双星，即较重（较轻）的黑洞的自旋与轨道角动量对齐（反对齐），当自旋从完美的对齐稍微扰动时，是不稳定的。这种不稳定性提供了一个可能的机制，形成旋进双星的环境中，源优先形成（反）对齐的自旋。在本文中，我们提出了第一个完整的数值模拟捕捉这种不稳定性。这些模拟跨越了合并前的$\sim 100$轨道和$\sim 3$ - $5$进动周期，使它们成为迄今为止最长的数值相对论模拟。初始化的$1^{\circ}$ - $10^{\circ}$的一个小扰动，不稳定性导致自旋失调的急剧增长，它可以达到$\sim 90^{\circ}$合并附近。我们发现，这留下了强烈的印记的次主导模式的引力波信号，这可能是用来区分从其他来源的上下二进制。最后，我们表明，后牛顿和有效的单体近似能够再现不稳定的动力学的上下二进制数值相对论提取。
2021-03-01 astro-ph.HE gr-qc
Impact of gravitational radiation higher order modes on single aligned-spin gravitational wave searches for binary black holes
当前基于模板的引力波搜索致密双星聚结（CBC）使用忽略所发射的引力辐射的高阶模式内容的波形模型，仅考虑四极$(\ell,|m|)=(2,2)$模式。我们在两个版本的Advanced LIGO的背景下研究了这种忽略对等自旋（和非自旋）二元黑洞的对齐自旋CBC搜索的影响：即将到来的2015年版本，称为早期的Advanced LIGO（eaLIGO）和其零失谐高能功率版本，我们将称为Advanced LIGO（AdvLIGO）。此外，我们研究了初始LIGO（iLIGO）的非旋转搜索的情况。我们通过计算对准自旋SEOBNRv 1 ROM波形家族的有效性来做到这一点，该波形家族仅考虑四极模式，朝向包含高阶模式的混合后牛顿/数值相对论波形。我们发现，对于所有的LIGO版本，损失超过$10\%$的事件发生的质量比$q\geq6$和$M \geq 100M_\odot$由于忽略了更高的模式。此外，对于iLIGO和eaLIGO，对于所研究的最高质量$(220M_\odot)$和质量比（$q=8$），损失分别显著增加至$(39,23)\%$。对于早期AdvLIGO，$M>50M_\odot$和$q\geq6$发生PDMATHAMN丢失。忽略较高的模式，导致观测平均系统参数的偏差向较低的自旋，总质量和啁啾质量。为了完整性，我们对系统偏差与统计误差进行了非详尽的比较。我们发现，对于一个给定的SNR，系统偏…
2015-11-13 gr-qc
Persistence of post-Newtonian amplitude structure in binary black hole mergers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究通过275个数值广义相对论模拟分析二进制黑洞并合的球谐模幅值，发现非自转系统中部分模式在并合过程中保持后牛顿依赖关系，而高阶模式在并合后偏离后牛顿依赖，低次多项式修正能有效建模强场行为。
2026-04-14 gr-qc
Motion and gravitational wave forms of eccentric compact binaries with orbital-angular-momentum-aligned spins under next-to-leading order in spin-orbit and leading order in spin(1)-spin(2) and spin-squared couplings
本文给出了自旋致密双星第二类后牛顿（PN）精确运动方程解的准开普勒参数化，其中包括首阶自旋-自旋和次首阶自旋-轨道相互作用。紧凑的对象的旋转变形被合并。对于任意质量比，自旋方向被认为与轨道角动量矢量平行或反平行。给出了直到2 PN点粒子、1.5PN自旋轨道和1 PN自旋-自旋贡献的发射引力波的解析形式，其中自旋按0 PN级计数。
2013-08-29 astro-ph.HE gr-qc
Parametrized multipolar gravitational waveforms for testing general relativity: Amplitude corrections up to 2PN order
本文在准圆轨道致密双星的后牛顿近似下，推导了2PN阶引力波参数化多极振幅的闭合表达式，利用同一组唯象参数实现了相位与振幅的通用参数化，显著提升了引力波多极检验的精度。
2024-10-11 gr-qc
A tale of tails through generalized unitarity
我们引入了一个新的框架来研究高阶引力对双星辐射的散射效应。在这里，我们专注于辐射反应，由于背景的二进制的引力势，即所谓的尾部效应，作为出发点，这种类型的散射效应。我们从二元复合粒子的有效场论出发。通过多圈和广义么正性方法，我们得到了动力学多极子、能谱和可观测通量的因果有效作用量。我们继续通过第三次领导这样的辐射反应效应，在四圈水平和七阶后牛顿引力，脱落的高阶效应的新的光，并推动最先进的。
2022-12-27 gr-qc hep-th
Quadratic-in-spin effects in the orbital dynamics and gravitational-wave energy flux of compact binaries at the 3PN order
我们调查的动力学的自旋双星的致密物体在下一个领先的阶的二次自旋效应，这对应于第三后牛顿秩序（3PN）。利用具有自旋诱导四极子的自旋点粒子的Dixon型多极形式，在调和坐标系中迭代计算近区PN度规的相关部分，导出了后牛顿运动方程和自旋进动方程.我们发现与现有的结果完全等价。然后，我们专注于这些系统产生的远区场，并获得以前未知的3PN自旋贡献的引力波能流的多极后闵可夫斯基（MPM）波生成形式主义。我们的研究结果是在质量中心框架的通用轨道，然后进一步专门的情况下，自旋对齐，圆形轨道。根据能量平衡方程导出了双星的轨道相位，并简要讨论了新项的相关性。
2015-01-07 gr-qc
Analytical results for binary dynamics at the first post-Newtonian order in Einstein-Cartan theory with the Weyssenhoff fluid
本文在爱因斯坦-嘉当理论框架下，利用韦森霍夫流体建模量子自旋效应，推导出一阶后牛顿阶下自旋垂直于轨道平面的双星系统的相对轨道、坐标时间、引力波形及能量和角动量通量的解析公式，并展示了其在旋近阶段量子自旋贡献和天体宏观角动量计算中的应用。
2023-09-01 gr-qc hep-th math-ph
